JP5343801B2 - Heat transfer device for gene processing device and gene processing device - Google Patents

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Description

本発明は、対象物に伝熱させるための伝熱装置及び伝熱機構を備えた装置に関するものであり、特に遺伝子検査等に用いる反応容器の伝熱装置及び伝熱機構を備えた遺伝子処理装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat transfer device for transferring heat to an object and a device provided with a heat transfer mechanism, and in particular, a heat transfer device for a reaction vessel used for genetic testing or the like and a gene processing device provided with a heat transfer mechanism. About.

遺伝子検査は、一塩基多型(SNP:single nucleotide polymorphisms)のように薬剤代謝などで個人ごとに違いが起きる原因となる遺伝子の差異を検出することで、副作用を避け患者個人に最適な医療(薬剤)を提供することが可能となるテーラーメイド(オーダーメイド)医療に利用が可能な技術として近年着目されている技術である。   Genetic testing detects the difference in genes that cause individual differences in drug metabolism, such as single nucleotide polymorphisms (SNPs), thereby avoiding side effects and providing optimal medical care for patients ( In recent years, this technology has attracted attention as a technology that can be used for tailor-made medical services that can provide drugs.

遺伝子検査技術は、検体から精製した核酸(DNA)を用いて検査を行う機種が検査機器会社などから種々市場に投入されている。これらの機器では、遺伝子増幅反応のための温度調節装置が必要であり、一般的にはプレートやチューブ等の反応容器をそれぞれの先端形状と一致した伝熱ブロックにセットし、上から蓋で押さえつけることによって伝熱を行い、遺伝子増幅反応を実施している。   In the genetic testing technology, models that perform testing using nucleic acid (DNA) purified from a specimen have been introduced into various markets from testing equipment companies. These devices require a temperature control device for gene amplification reactions. Generally, a reaction vessel such as a plate or tube is set in a heat transfer block that matches the shape of each tip, and pressed from above with a lid. Heat transfer is carried out, and gene amplification reaction is carried out.

しかし、これら反応容器の先端形状と伝熱ブロックの形状を完全に一致させることは困難であり、遺伝子増幅反応が効率的に実施できていないという課題があった。特に、特許文献1のように反応部が樹脂ではなく金属で形成した場合、樹脂で形成されたプレートやチューブのように遺伝子増幅反応中での内圧の上昇による膨張で伝熱ブロックとの密着性が向上するようなことは期待できず、いかに金属で形成した反応容器と伝熱ブロックとの密着性を向上させるか、という点が大きな課題であった。   However, it is difficult to completely match the tip shape of these reaction vessels with the shape of the heat transfer block, and there is a problem that the gene amplification reaction cannot be performed efficiently. In particular, when the reaction part is made of metal instead of resin as in Patent Document 1, the adhesion to the heat transfer block due to expansion due to an increase in internal pressure during gene amplification reaction like a plate or tube made of resin. However, it was not possible to expect to improve the temperature, and how to improve the adhesion between the reaction vessel formed of metal and the heat transfer block was a big problem.

一方、電子モジュールの放熱や熱伝導用に用いられる伝熱装置には、伝熱装置の対象物との接触部分に低融点金属が配置され、熱によって低融点金属を溶融することにより伝熱性を向上させたものがある。特許文献2は、マイクロブロセッサおよびチップとヒートシンク間で適用したものである。特許文献3は、熱電発電モジュールとヒートシンク間で適用したものである。これらの組み合わせでは、一度セットすれば継続して接触が保たれた状態で使用される。また、特許文献2及び3のいずれも対象物と伝熱装置の接触面が平面同士の接触である。   On the other hand, in a heat transfer device used for heat dissipation and heat conduction of an electronic module, a low melting point metal is arranged at a contact portion with an object of the heat transfer device, and heat transfer is achieved by melting the low melting point metal by heat. There is something improved. Patent document 2 is applied between a microprocessor and a chip and a heat sink. Patent Document 3 is applied between a thermoelectric power generation module and a heat sink. These combinations are used in a state where contact is maintained once set. In both Patent Documents 2 and 3, the contact surface of the object and the heat transfer device is a flat contact.

上記のような従来の低融点金属を用いた伝熱装置において、対象物との接触と開放を繰り返して実施するような使用様態のものはなかった。さらに、遺伝子検査等に用いられる、温度調節部分が非平面状の容器に対して密着性の良い伝熱装置が求められていた。   In the conventional heat transfer device using the low melting point metal as described above, there has been no use mode in which contact and release with the object are repeatedly performed. Furthermore, there has been a demand for a heat transfer device that is used for genetic testing or the like and has good adhesion to a container having a non-planar temperature control portion.

国際公開番号WO2009/054473International Publication Number WO2009 / 054473 特開2007−173825号公報JP 2007-173825 A 特開2007−116086号公報JP 2007-1116086 A

以上のような背景から、本発明では、遺伝子検査等に用いるような温度調節部が非平面状の容器に対して密着性、熱伝導性の良い伝熱装置を提供することを目的とする。また、遺伝子解析チップの加工寸法のバラツキに依存することなく、凹凸面を持つ遺伝子解析チップに対して、遺伝子増幅反応を行う伝熱部に隙間なく密着させて温調を行い、遺伝子増幅反応させることで、遺伝子増幅反応の反応性向上させた遺伝子処理装置を提供する。   From the background as described above, an object of the present invention is to provide a heat transfer device in which a temperature control unit used for genetic testing or the like has good adhesion and thermal conductivity to a non-planar container. In addition, without depending on the variation in the processing dimensions of the gene analysis chip, the gene analysis chip having an uneven surface is closely contacted with the heat transfer portion that performs the gene amplification reaction without any gaps, and the gene amplification reaction is performed. Thus, a gene processing apparatus with improved gene amplification reaction reactivity is provided.

この課題に対して、本発明は金属で形成した反応ウェルが伝熱ブロックと接触する箇所に融点が99℃以下の低融点金属を配置することにより、遺伝子増幅反応中に低融点金属が溶融し、金属で形成した反応ウェルと低融点金属の密着性を向上させることによって解決したものである。具体的には、
第1の発明として、対象物の突出した部位と熱伝導する遺伝子処理装置用伝熱装置であって、前記対象物が基板とカバー材から構成される解析チップであり、前記突出した部位に対応して設けられた凹部を有する伝熱ブロックと、前記凹部に形成された低融点金属層と、を備え、前記低融点金属層の低融点金属の融点が、25℃よりも大きく99℃以下である遺伝子処理装置用伝熱装置としたものである。
さらに第2の発明として、第1の発明において、前記伝熱ブロックが、銀、銅、アルミのいずれかである遺伝子処理装置用伝熱装置としたものである。
さらに第3の発明として、第1又は第2の発明において、前記低融点金属層の低融点金属の融点が、遺伝子増幅反応の温度サイクル範囲外の遺伝子処理装置用伝熱装置としたものである。
さらに第4の発明として、第1〜3の発明において、前記低融点金属層の材料が、鉛、錫、カドミウム、ビスマス、あるいはインジウムを含む合金である遺伝子処理装置用伝熱装置としたものである。
さらに第5の発明として、第1〜4の発明において、対象物はプレート状であって、プレート面に複数の突出した部位を持ち、これに対応する複数の前記凹部が形成されている遺伝子処理装置用伝熱装置としたものである。
さらに第6の発明として、第1〜5の発明において、伝熱ブロックに熱的に接続されたサーモモジュールを有する遺伝子処理装置用伝熱装置としたものである。
さらに第7の発明として、第1〜6の発明の遺伝子処理装置用伝熱装置を備えたことを特徴とする遺伝子処理装置としたものである。
In response to this problem, the present invention arranges a low melting point metal having a melting point of 99 ° C. or less at a position where the reaction well formed of metal contacts the heat transfer block, so that the low melting point metal melts during the gene amplification reaction. This is solved by improving the adhesion between the reaction well formed of metal and the low melting point metal. In particular,
As a first invention, a heat transfer device for a gene processing apparatus that conducts heat with a protruding portion of an object , wherein the object is an analysis chip composed of a substrate and a cover material, and corresponds to the protruding portion And a low melting point metal layer formed in the recess, and the melting point of the low melting point metal of the low melting point metal layer is greater than 25 ° C and 99 ° C or less. This is a heat transfer device for a certain gene processing device .
Further, as a second invention, in the first invention, the heat transfer block is a heat transfer device for a gene processing device, which is any one of silver, copper, and aluminum.
Furthermore, as a third invention, in the first or second invention, the low melting point metal of the low melting point metal layer has a melting point of the low melting point metal that is outside the temperature cycle range of the gene amplification reaction. .
Furthermore, as a fourth invention, in the first to third inventions, the material for the low melting point metal layer is a heat transfer device for a gene processing device, which is an alloy containing lead, tin, cadmium, bismuth, or indium. is there.
Further, as a fifth invention, in the first to fourth inventions, the target object is plate-shaped and has a plurality of protruding portions on the plate surface, and a plurality of the recesses corresponding to the gene processing are formed. This is a heat transfer device for a device.
Furthermore, as a sixth invention, in the first to fifth inventions, a heat transfer device for a gene processing apparatus having a thermo module thermally connected to a heat transfer block is provided.
Furthermore, as a seventh invention, a gene processing apparatus comprising the heat transfer device for a gene processing apparatus according to the first to sixth inventions is provided.

本発明によれば、熱処理時に低融点金属の融点以上になると、低融点金属が溶融するため対象物と伝熱部間の隙間にも接触することが可能となり、熱伝導性を向上させることができる。また、対象物の突出した部位(凸部)に対応する伝熱ブロックの凹部と、凸部の間に低融点金属層が存在するため、凸部の寸法に依存することなく密着させることが可能になる。   According to the present invention, if the melting point of the low melting point metal is higher than the melting point of the low melting point metal during the heat treatment, the low melting point metal is melted, so that it is possible to contact the gap between the object and the heat transfer part, thereby improving the thermal conductivity. it can. In addition, since the low melting point metal layer exists between the concave part of the heat transfer block corresponding to the projecting part (convex part) of the target object and the convex part, it is possible to make contact without depending on the dimension of the convex part. become.

このような伝熱装置を遺伝子処理装置に用いることにより、遺伝子解析チップの伝熱部に接触する面全体が密着することが可能になるため、遺伝子増幅反応の高速化が可能となる。   By using such a heat transfer device for a gene processing device, the entire surface of the gene analysis chip that contacts the heat transfer portion can be brought into close contact, so that the speed of the gene amplification reaction can be increased.

本発明の伝熱装置を説明するための実施例の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the Example for demonstrating the heat-transfer apparatus of this invention. 本発明の伝熱装置を説明するための比較例の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the comparative example for demonstrating the heat-transfer apparatus of this invention. 遺伝子解析チップの斜視図である。It is a perspective view of a gene analysis chip. PCR法による遺伝子増幅反応における実施例及び比較例の温度変化を表す比較図である。It is a comparison figure showing the temperature change of the Example and comparative example in the gene amplification reaction by PCR method. 実施例及び比較例の遺伝子処理装置を用いたインベーダー反応におけるFAM蛍光強度の比較図である。It is a comparison figure of the FAM fluorescence intensity in the invader reaction using the gene processing apparatus of an Example and a comparative example. 実施例及び比較例の遺伝子処理装置を用いたインベーダー反応におけるRED蛍光強度の比較図である。It is a comparison figure of the RED fluorescence intensity in the invader reaction using the gene processing apparatus of an Example and a comparative example.

図1は、本発明の伝熱装置を用いた遺伝子処理装置の一様態の概略断面図である。本発明の伝熱装置は、対象物に接する伝熱ブロックを備えた対象物の所定位置に加熱や冷却等の熱処理を行うための伝熱機構である。図1の伝熱装置100の例では、遺伝子解析チップ1に形成された反応容器2が熱処理の対象であり、突出した反応容器の底部(基板凸部8)が熱伝導させる部位である。本発明の伝熱装置は、伝熱ブロックの対象物と接する面に当該突出した部位に対応する凹部6を有し、さらにこの凹部に低融点金属層14が形成されている。本発明の伝熱装置によれば、熱処理時に低融点金属層に用いた低融点金属の融点よりも高温にすることにより、凹部に配置された対象物の突出部位と、伝熱ブロックの隙間を液体金属で埋めることが可能になる。このため、熱伝導率を向上し、温度制御の精度を上げることができる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a gene processing apparatus using the heat transfer device of the present invention. The heat transfer device of the present invention is a heat transfer mechanism for performing heat treatment such as heating and cooling on a predetermined position of an object provided with a heat transfer block in contact with the object. In the example of the heat transfer device 100 in FIG. 1, the reaction vessel 2 formed on the gene analysis chip 1 is a target of heat treatment, and the protruding bottom portion of the reaction vessel (substrate protruding portion 8) is a portion that conducts heat. The heat transfer device of the present invention has a recess 6 corresponding to the protruding portion on the surface in contact with the object of the heat transfer block, and a low melting point metal layer 14 is formed in the recess. According to the heat transfer device of the present invention, by setting the temperature higher than the melting point of the low melting point metal used for the low melting point metal layer during the heat treatment, the projecting portion of the object disposed in the recess and the gap between the heat transfer blocks are reduced. It becomes possible to fill with liquid metal. For this reason, thermal conductivity can be improved and the precision of temperature control can be raised.

図2は、比較例として示した従来の伝熱装置を用いた遺伝子処理装置の一様態の概略断面図である。図1と同じ部位については一部符号を省略している。比較例の伝熱装置200では、熱伝導させる部位に伝熱ブロック9に直接接触させて伝熱を実施している。しかしこの方法では、対象物の伝熱装置との接触側凸部8の加工寸法のバラツキや、対象物凸部と伝熱ブロック凹部6との位置合わせマージンを確保する必要があるため、基板側凸部(ここでは半球状)とそれに対応した伝熱ブロックの凹部を隙間なく接触させることは困難であり、僅かな隙間が生じ、熱伝導の効率が低下してしまうという問題が生じる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a gene processing apparatus using a conventional heat transfer apparatus shown as a comparative example. Some reference numerals are omitted for the same parts as in FIG. In the heat transfer device 200 of the comparative example, heat transfer is performed by bringing the heat transfer block 9 into direct contact with a portion that conducts heat. However, in this method, since it is necessary to ensure the variation in the processing dimension of the convex portion 8 on the contact side with the heat transfer device of the target object and the alignment margin between the target convex portion and the heat transfer block concave portion 6, It is difficult to bring the convex portion (here hemispherical) into contact with the concave portion of the heat transfer block corresponding to the convex portion, and there is a problem that a slight gap is generated and the efficiency of heat conduction is lowered.

図1で示すように、本発明の伝熱装置では、伝熱ブロックの凹部6は対応する対象物凸部8の形状よりも一回り大きく取ることができることから、位置合わせマージンを大きく取ることができる。また凹部の形状も、正確に凸部の形状に一致させる必要がないことから、例えば断面が弧状の6aや、矩形状の凹部6b等を適宜選択することができる。伝熱ブロックの材料としては、ヒートスプレッダとして一般的に用いられている熱伝導率の高い材料を用いることができ、具体的にはアルミニウム、銀、銅等の金属を好適に使用することができる。   As shown in FIG. 1, in the heat transfer device of the present invention, since the recess 6 of the heat transfer block can be made one size larger than the shape of the corresponding object protrusion 8, the alignment margin can be increased. it can. Moreover, since it is not necessary to make the shape of a recessed part exactly correspond to the shape of a convex part, the cross-section 6a with a circular arc shape, the rectangular recessed part 6b, etc. can be selected suitably, for example. As a material for the heat transfer block, a material having a high thermal conductivity generally used as a heat spreader can be used, and specifically, a metal such as aluminum, silver, or copper can be preferably used.

伝熱ブロックの凹部6に形成する低融点金属層14の材料としては、鉛、錫、カドミウム、ビスマス、あるいはインジウムを含む合金を好適に用いることができる。低融点金属の特性としては、室温(25℃)で固体であり、熱処理時の温度において液状となれば良い。   As a material of the low melting point metal layer 14 formed in the recess 6 of the heat transfer block, an alloy containing lead, tin, cadmium, bismuth, or indium can be suitably used. The low melting point metal may be solid at room temperature (25 ° C.) and liquid at the heat treatment temperature.

低融点金属層の形状としては、凹部に沿って形成されていても良く、あるいは凹部の底に堆積させて配置しても良い。少なくとも低融点金属層を溶融し、液状化して対象物を伝熱ブロックに設置した際に、対象物の突出した凹部に接触して凹部内で広がる量の低融点金属を堆積させる。   The shape of the low melting point metal layer may be formed along the recess or may be deposited on the bottom of the recess. When at least the low melting point metal layer is melted and liquefied, and the object is placed on the heat transfer block, an amount of the low melting point metal that is in contact with the protruding recess of the object and spreads in the recess is deposited.

本発明の伝熱装置は、伝熱部ブロック9と対象物との接触面の反対面にサーモモジュール16を配置し、伝熱ブロックに熱的に接続することで、対象物(反応容器2)を温度制御することができる。またさらに、放熱器17をサーモモジュールの伝熱ブロックが配置した部位以外の領域(例えば反対面)に配置し、サーモモジュールに熱的に接続することで効率的に冷却させることができる。なお熱的に接続されているとは、両者の熱交換によって少なくとも一方に温度変化を与えることが可能である状態を意味する。   In the heat transfer device of the present invention, the thermo module 16 is disposed on the opposite surface of the contact surface between the heat transfer section block 9 and the object, and is thermally connected to the heat transfer block, thereby the object (reaction vessel 2). The temperature can be controlled. Furthermore, the radiator 17 can be efficiently cooled by being disposed in a region (for example, the opposite surface) other than the portion where the heat transfer block of the thermo module is disposed and thermally connected to the thermo module. Note that the term “thermally connected” means a state in which a temperature change can be given to at least one of the two by heat exchange.

次に本発明の伝熱装置を遺伝子処理装置に用いる場合について説明する。本発明における遺伝子処理装置は、背景技術で説明したように、遺伝子検査等で熱処理を行なう際に用いる装置であって、例えば遺伝子増幅反応による核酸増幅のための熱サイクルを実現するために用いることができる。遺伝子増幅反応としては、PCR法、NASBA法、SMAP法、LCR法等がある。PCR法の場合、95℃前後の変性温度と、60〜70℃のアニーリング温度を交互に繰り返すサイクルを遺伝子処理装置で行なう。   Next, the case where the heat transfer apparatus of this invention is used for a gene processing apparatus is demonstrated. As described in the background art, the gene processing apparatus in the present invention is an apparatus used when performing heat treatment in genetic testing or the like, and is used for realizing a thermal cycle for nucleic acid amplification by gene amplification reaction, for example. Can do. Examples of gene amplification reactions include PCR, NASBA, SMAP, and LCR methods. In the case of the PCR method, a cycle in which a denaturation temperature of about 95 ° C. and an annealing temperature of 60 to 70 ° C. are alternately repeated is performed in the gene processing apparatus.

遺伝子処理装置に用いる場合には、低融点金属層14を溶融させるための加熱の温度が、反応を阻害しない温度である必要がある。例えば酵素を失活させない温度であり、PCR法の場合、99℃以下であることが好ましい。すなわち用いる低融点金属が25℃以上99℃以下の融点であることが好ましい。さらに、PCR法のようにある一定の温度範囲での温度サイクルを持つような温度制御を行なう場合には、低融点金属の融点としては温度サイクルの範囲外であることがより望ましい。低融点金属の融点が温度サイクルの範囲にある場合、低融点金属の固体と液体と相変化に伴う潜熱の影響を受けてしまい、温度サイクルの高速化が阻害されてしまうからである。例えば、後述の実施例におけるPCR法による遺伝子増幅反応の温度サイクル(図4参照)の場合、68℃〜95℃の範囲で温度制御を行なっている。この場合、68℃以下、あるいは95℃以上の融点であることが好ましい。   When used in a gene processing apparatus, the heating temperature for melting the low melting point metal layer 14 needs to be a temperature that does not inhibit the reaction. For example, the temperature is such that the enzyme is not inactivated, and in the case of the PCR method, it is preferably 99 ° C. or lower. That is, the low melting point metal used preferably has a melting point of 25 ° C. or higher and 99 ° C. or lower. Furthermore, when performing temperature control having a temperature cycle in a certain temperature range as in the PCR method, the melting point of the low melting point metal is more preferably outside the temperature cycle range. This is because, when the melting point of the low melting point metal is in the temperature cycle range, the low melting point metal is affected by the latent heat accompanying the phase change and the solid and liquid of the low melting point metal, thereby hindering the speeding up of the temperature cycle. For example, in the case of a temperature cycle (see FIG. 4) of a gene amplification reaction by the PCR method in Examples described later, temperature control is performed in the range of 68 ° C. to 95 ° C. In this case, the melting point is preferably 68 ° C. or lower, or 95 ° C. or higher.

本発明の遺伝子処理装置に使用する遺伝子解析チップ1の斜視図を図3に示した。図1の遺伝子解析チップ1の断面図は、図3のA−A’線での断面図である。図3の遺伝子解析チップでは、プレート状の基板に複数の反応容器2が設けられ、反応容器内の反応試薬13と、固定試薬11が封止材12の熱溶融により混合して反応させることにより各反応容器で検出を行うことができる。図3の遺伝子解析チップでは、各反応容器は基材7の凸部8と、カバー材5の凹部を一致させるように基材とカバー材を貼り合わせることによって形成されている。このときカバー材には各凹部にあらかじめ固定試薬と固定試薬を覆う封止材が形成されている。また基材には各凸部を連通する流路15が形成され、試料注入口3から反応試薬を注入し、各反応容器に反応試薬を配液することができる。   A perspective view of the gene analysis chip 1 used in the gene processing apparatus of the present invention is shown in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 3. In the gene analysis chip of FIG. 3, a plurality of reaction containers 2 are provided on a plate-like substrate, and the reaction reagent 13 in the reaction container and the fixed reagent 11 are mixed and reacted by heat melting of the sealing material 12. Detection can be performed in each reaction vessel. In the gene analysis chip of FIG. 3, each reaction container is formed by bonding the base material and the cover material so that the convex portion 8 of the base material 7 and the concave portion of the cover material 5 are matched. At this time, a sealing material that covers the fixed reagent and the fixed reagent is formed in advance in each concave portion of the cover material. In addition, the base material is provided with a flow path 15 that communicates with each convex portion, and a reaction reagent can be injected from the sample injection port 3 to distribute the reaction reagent to each reaction container.

本発明の遺伝子処理装置によれば、遺伝子解析チップの伝熱部に接触する面(基材7の裏面)全体が密着することが可能になるため、遺伝子増幅反応の高速化が可能になる。また、遺伝子増幅反応中に低融点金属以上の温度まで上昇するため、解析チップの凸部の寸法に依存することなく解析チップと伝熱部が密着することが可能になる。   According to the gene processing apparatus of the present invention, the entire surface (the back surface of the base material 7) in contact with the heat transfer portion of the gene analysis chip can be brought into close contact, so that the speed of the gene amplification reaction can be increased. Further, since the temperature rises to a temperature equal to or higher than the low melting point metal during the gene amplification reaction, the analysis chip and the heat transfer portion can be in close contact without depending on the size of the convex portion of the analysis chip.

以下、図1に示した本発明の遺伝子処理装置(実施例)と、図2に示した比較例の遺伝子処理装置を用いて遺伝子検査の実験結果を示す。   Hereinafter, experimental results of gene testing will be shown using the gene processing apparatus (Example) of the present invention shown in FIG. 1 and the gene processing apparatus of the comparative example shown in FIG.

まずカバー材5の凹部6に、固定試薬11を配置した。固定試薬11としては、インベーダー反応(登録商標)に使用するアレルプローブ1、アレルプローブ2、インベーダープローブおよびFRETプローブ1、FRETプローブ2、Cleavase(登録商標)を配置して加熱乾燥させた。アレルプローブ1、アレルプローブ2はそれぞれFAM蛍光、RED蛍光で標識されている。   First, the fixing reagent 11 was placed in the recess 6 of the cover material 5. As the fixing reagent 11, allele probe 1, allele probe 2, invader probe and FRET probe 1, FRET probe 2, and Cleavease (registered trademark) used for Invader reaction (registered trademark) were placed and dried by heating. Allele probe 1 and allele probe 2 are labeled with FAM fluorescence and RED fluorescence, respectively.

次に、カバー材5の全ての凹部6に、封止剤12として日本精鑞株式会社製のEMW−0003を投入した。なお、一箇所の凹部6に対する封止剤12の投入量は3.5μLである。この封止剤12を80〜100℃に加熱し、溶融させた状態で凹部6に分注し、プレート用遠心機で遠心操作を行った後、室温で再び凝固させた。これにより、図1の反応容器2は固定試薬11を封止剤12で覆われる。   Next, EMW-0003 manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd. was introduced as the sealant 12 into all the recesses 6 of the cover material 5. In addition, the injection amount of the sealing agent 12 with respect to the recessed part 6 of one place is 3.5 microliters. The sealing agent 12 was heated to 80 to 100 ° C., dispensed into the recess 6 in a melted state, centrifuged with a plate centrifuge, and then solidified again at room temperature. Thereby, the reaction container 2 in FIG. 1 covers the fixing reagent 11 with the sealant 12.

次に、上記で作製したカバー材5と基板7とを、テスター産業社製のヒートシールテスターを用いて、220℃、0.5MPa、2.2秒、基板7側からの片側加熱の条件で、ヒートシールにより貼り合せた。   Next, using the heat seal tester manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd., the cover material 5 and the substrate 7 produced as described above are heated under the conditions of one-side heating from the substrate 7 side at 220 ° C., 0.5 MPa, 2.2 seconds. And bonded by heat sealing.

次に、反応試薬として精製ゲノムDNA、インベーダーバッファー、それを希釈するための水、の混合液を供給した。反応試薬13は、カバー材5の試料注入口3より、流路15を通じて全ての反応容器2に行き渡らせた。なお、一つの反応容器2に対する反応試薬13の供給量は12〜15μLである。以上の工程により遺伝子解析チップ1を作製した。   Next, a mixed solution of purified genomic DNA, invader buffer, and water for diluting it was supplied as a reaction reagent. The reaction reagent 13 was distributed from the sample inlet 3 of the cover material 5 to all the reaction containers 2 through the flow path 15. Note that the supply amount of the reaction reagent 13 to one reaction vessel 2 is 12 to 15 μL. The gene analysis chip 1 was produced by the above process.

その後、本発明の実施例である遺伝子処理装置及び比較例の遺伝子処理装置にそれぞれ遺伝子解析チップ1をセットした。装置内でまず各反応容器2間で反応中の反応液の行き来が生じないように、流路15の一部を外力により押しつぶし、反応容器2間の封止を行った。その際、外力と同時に熱を加え、カバー材5と基板7のシーラント層を熱溶着させて、より強力に封止を行った。封止は、170℃、240kgf、1.8秒という条件で行った。   Thereafter, the gene analysis chip 1 was set in the gene processing apparatus according to the example of the present invention and the gene processing apparatus as a comparative example. First, in the apparatus, a part of the flow path 15 was crushed by an external force so as to prevent the reaction liquid during the reaction from passing between the reaction containers 2, thereby sealing the reaction containers 2. At that time, heat was applied simultaneously with the external force, and the cover material 5 and the sealant layer of the substrate 7 were thermally welded to perform stronger sealing. Sealing was performed under the conditions of 170 ° C., 240 kgf, and 1.8 seconds.

次に、装置内で遺伝子解析チップ1を基板7側とカバー材5側から加熱し、PCR法による核酸増幅を行った。本実施例では、低融点金属の融点としては95℃のものを使用した。まず、初期変性条件である95℃、2分の条件で加熱することにより封止剤12を溶融させ、固定試薬11と反応試薬13とを接触させた。また、このとき基板7側と接触している低融点金属も溶融し、これにより基板凸部8とアルミブロック9間の隙間が埋まる。この状態で遺伝子増幅反応を実施させた。遺伝子増幅反応の設定条件としては、1サイクルは95℃、25秒保持および68℃、35秒保持を30サイクル実施し、その後99℃、2分間Cleavaseの失活を実施した。その後、60℃に降温して、インベーダー反応を行いながら、30秒に1回の周期で反応容器2内の蛍光物質の検出を行い、時間毎の反応の様子を観察した。   Next, the gene analysis chip 1 was heated from the substrate 7 side and the cover material 5 side in the apparatus, and nucleic acid amplification was performed by the PCR method. In this example, a low melting point metal having a melting point of 95 ° C. was used. First, the sealing agent 12 was melted by heating at 95 ° C. for 2 minutes, which is an initial denaturing condition, and the fixing reagent 11 and the reaction reagent 13 were brought into contact with each other. At this time, the low melting point metal that is in contact with the substrate 7 side is also melted, thereby filling the gap between the substrate protrusion 8 and the aluminum block 9. In this state, a gene amplification reaction was performed. As setting conditions for the gene amplification reaction, 30 cycles of 95 ° C., 25 seconds holding and 68 ° C., 35 seconds holding were performed for 1 cycle, and then Cleaase was inactivated at 99 ° C. for 2 minutes. Thereafter, the temperature was lowered to 60 ° C., and while performing the invader reaction, the fluorescent substance in the reaction vessel 2 was detected once every 30 seconds, and the state of the reaction for each hour was observed.

図4は、上記PCR反応の工程におけるサーモモジュール16の設定温度と、実施例、比較例における反応容器内の温度変化の比較である。矢印で示したように、実施例の装置を用いた場合、比較例の場合よりも設定の温度変化に近くなっている。つまり、熱伝導の効率が改善していることが分かる。   FIG. 4 is a comparison of the set temperature of the thermo module 16 in the PCR reaction step and the temperature change in the reaction vessel in the examples and comparative examples. As indicated by the arrows, when the apparatus of the example is used, the set temperature change is closer than in the comparative example. That is, it can be seen that the efficiency of heat conduction is improved.

図5と図6は蛍光検出の結果である。図5は実施例と比較例の装置でそれぞれ反応を行ったときのFAM蛍光強度の時間変化を示す。比較例と比較して、本発明の伝熱装置を備えた遺伝子処理装置で反応を行うことにより、反応性(蛍光強度の立ち上がり)が改善されたことが分かる。図6は、実施例と比較例の装置でそれぞれ反応を行ったときのRED蛍光強度の時間変化を示す。RED蛍光強度においても比較例と比較して、反応性が改善されたことが分かる。   5 and 6 show the results of fluorescence detection. FIG. 5 shows the time change of the FAM fluorescence intensity when the reaction is carried out using the apparatuses of the example and the comparative example. Compared with the comparative example, it can be seen that the reactivity (rising of the fluorescence intensity) was improved by performing the reaction in the gene processing apparatus equipped with the heat transfer device of the present invention. FIG. 6 shows temporal changes in the RED fluorescence intensity when the reaction is performed using the apparatuses of the example and the comparative example. It can be seen that also in the RED fluorescence intensity, the reactivity was improved as compared with the comparative example.

1…遺伝子解析チップ
2…反応容器
3…試料注入口
4…蓋
5…カバー材
6…凹部
7…基板
8…基板凸部
9…伝熱ブロック
10…隙間
11…固定試薬
12…封止剤
13…反応試薬
14…低融点金属
15…流路
16…サーモモジュール
17…放熱器(ヒートシンク)
100…伝熱装置
200…伝熱装置(比較例)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gene analysis chip 2 ... Reaction container 3 ... Sample injection port 4 ... Cover 5 ... Cover material 6 ... Concave part 7 ... Substrate 8 ... Substrate convex part 9 ... Heat-transfer block 10 ... Gap 11 ... Fixing reagent 12 ... Sealing agent 13 ... reaction reagent 14 ... low melting point metal 15 ... flow path 16 ... thermo module 17 ... radiator (heat sink)
100 ... Heat Transfer Device 200 ... Heat Transfer Device (Comparative Example)

Claims (7)

対象物の突出した部位と熱伝導する遺伝子処理装置用伝熱装置であって、
前記対象物が基板とカバー材から構成される解析チップであり、
前記突出した部位に対応して設けられた凹部を有する伝熱ブロックと、
前記凹部に形成された低融点金属層と、
を備え
前記低融点金属層の低融点金属の融点が、25℃よりも大きく99℃以下である
ことを特徴とする遺伝子処理装置用伝熱装置。
A heat transfer device for a gene processing device that conducts heat with a protruding part of an object,
The object is an analysis chip composed of a substrate and a cover material,
A heat transfer block having a recess provided corresponding to the protruding portion;
A low melting point metal layer formed in the recess,
Equipped with a,
The melting point of the low melting point metal of the low melting point metal layer is greater than 25 ° C. and 99 ° C. or less.
A heat transfer device for a gene processing device.
前記伝熱ブロックが、銀、銅、アルミのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載遺伝子処理装置用伝熱装置。 The heat transfer device for a gene processing device according to claim 1, wherein the heat transfer block is one of silver, copper, and aluminum. 前記低融点金属層の低融点金属の融点が、遺伝子増幅反応の温度サイクル範囲外であることを特徴とする請求項1または2に記載の遺伝子処理装置用伝熱装置。 The heat transfer device for a gene processing device according to claim 1 or 2 , wherein the melting point of the low melting point metal in the low melting point metal layer is outside the temperature cycle range of the gene amplification reaction. 前記低融点金属層の材料が、鉛、錫、カドミウム、ビスマス、あるいはインジウムを含む合金であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の遺伝子処理装置用伝熱装置。 The heat transfer device for a gene processing device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the material of the low melting point metal layer is an alloy containing lead, tin, cadmium, bismuth, or indium. 前記対象物はプレート状であって、プレート面に複数の突出した部位を持ち、これに対応する複数の前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の遺伝子処理装置用伝熱装置。 The object is a plate-shaped, has a plurality of protruding portions on the plate surface, according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of said recesses corresponding thereto are formed Heat transfer device for gene processing equipment . 伝熱ブロックに熱的に接続されたサーモモジュールを有する請求項1乃至のいずれか記載の遺伝子処理装置用伝熱装置。 The heat transfer device for a gene processing device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a thermo module thermally connected to the heat transfer block. 請求項1乃至のいずれかに記載の遺伝子処理装置用伝熱装置を備えたことを特徴とする遺伝子処理装置。
A gene processing apparatus comprising the heat transfer device for a gene processing apparatus according to any one of claims 1 to 6 .
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